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公開番号2025048749
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-03
出願番号2024134878
出願日2024-08-13
発明の名称鋼板およびその製造方法
出願人JFEスチール株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20250326BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】鋼板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の鋼板は、質量%で、C:0.02%以上0.15%以下、Si:0.01%以上0.50%以下、Mn:0.05%以上2.50%以下、Ni:0.50%以上5.00%未満、P:0.03%以下、S:0.005%以下、およびN:0.0080%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、板厚の1/4の深さ位置におけるミクロ組織は、面積率で、フェライト分率が5～95%、島状マルテンサイト分率が1～30%、残部が焼戻しマルテンサイトおよび/またはベイナイトであり、島状マルテンサイト中の固溶C量が0.4%未満かつ島状マルテンサイト分解率が50%未満である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０２％以上０．１５％以下、
Ｓｉ：０．０１％以上０．５０％以下、
Ｍｎ：０．０５％以上２．５０％以下、
Ｎｉ：０．５０％以上５．００％未満、
Ｐ：０．０３％以下、
Ｓ：０．００５％以下、および
Ｎ：０．００８０％以下
を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
鋼板の表面から板厚方向に板厚の１／４の深さ位置におけるミクロ組織は、
面積率で、フェライト分率が５～９５％、島状マルテンサイト分率が１～３０％、残部が焼戻しマルテンサイトおよび／またはベイナイトであり、
前記島状マルテンサイト中の固溶Ｃ量が０．４％未満かつ島状マルテンサイト分解率が５０％未満である、鋼板。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
前記成分組成は、さらに、質量％で、
Ａｌ：０．１００％以下、
Ｎｂ：０．１％以下、
Ｃｒ：２．００％以下、
Ｍｏ：１．０％以下、
Ｃｕ：２．００％以下、
Ｖ：０．１０％以下、
Ｔｉ：０．０３％以下、
Ｂ：０．００５０％以下、
Ｃａ：０．００７０％以下、
ＲＥＭ：０．０１０％以下、
Ｍｇ：０．００７０％以下、および
Ｚｒ：０．００５０％以下
から選択される１種または２種以上を含有する、請求項１に記載の鋼板。
【請求項３】
前記ミクロ組織は、結晶粒の厚みの平均が３０μｍ以下である、請求項１に記載の鋼板。
【請求項４】
前記ミクロ組織は、結晶粒の厚みの平均が３０μｍ以下である、請求項２に記載の鋼板。
【請求項５】
請求項１～４のいずれか１項に記載の鋼板の製造方法であって、
前記成分組成を有する鋼素材を加熱し、熱間圧延して熱延鋼板とし、
次いで、前記熱延鋼板を、板厚中央の温度でＡc
１
点から（Ａc
１
点＋５０℃）までの昇温時間が２０００秒以下、かつ、加熱温度が板厚中央の温度で（Ａc
１
点＋５０℃）以上Ａc
３
点未満の２相域温度域となる条件で加熱保持し、その後、板厚の１／４の深さ位置の温度で７００℃以下５００℃以上の温度域における平均冷却速度が３℃／秒以上、かつ、冷却終了温度が板厚の１／４の深さ位置の温度で５００℃未満となる条件で加速冷却する、２相域焼入れ工程を行い、
次いで、板厚中央の温度で１００℃以上３００℃未満の焼戻温度で焼戻す、焼戻し工程を行う、鋼板の製造方法。
【請求項６】
前記２相域焼入れ工程の前に、
前記熱延鋼板を、板厚中央の温度でＡc
３
点以上１０００℃未満の加熱温度で加熱保持し、その後、板厚の１／４の深さ位置の温度で７００℃以下５００℃以上の温度域における平均冷却速度が３℃／秒以上、かつ、冷却終了温度が板厚の１／４の深さ位置の温度で３００℃未満となる条件で加速冷却する、γ域焼入れ工程を行う、請求項５に記載の鋼板の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた強度、靭性および低降伏比を安定的に確保できる、低温下での用途に好適な鋼板およびその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
船舶用液化ガス貯蔵タンクであって独立型Ｔｙｐｅ－Ｃタンクかつ設計温度が－１０℃より低い場合、その鋼材として炭素鋼や炭素マンガン鋼を用いる際には、鋼材を溶接した後の応力除去が必要となる。この応力除去は、通常、ＰＷＨＴ（ＰｏｓｔＷｅｌｄＨｅａｔＴｒｅａｔｍｅｎｔ；溶接後熱処理）により実施されるが、鋼材の降伏比が０．８以下の場合には、機械的に応力除去することも可能である。そのため、タンクが大型化するとＰＷＨＴの施工が困難となることから、機械的な応力除去が可能である低降伏比の材料をタンクの鋼材に用いることが望まれる。例えば、液化ＣＯ
２
の大型貯蔵用タンクに炭素鋼が使用される場合には、－５０～－７０℃の低温下において優れた靱性を確保しつつ、引張強さ（以下、「ＴＳ」とも記す）が６９０ＭＰａ以上の高強度鋼が必要となる。ゆえに、低降伏比すなわち延性に優れ、かつ高強度であり、かつ低温下での靭性にも優れる鋼材を提供することが要求されている。
【０００３】
低降伏比かつ低温下での靭性に優れる鋼板として、例えば、特許文献１には、－７５℃で衝撃靭性が１５０Ｊ、降伏比が０．８以下、引張強さが５３０ＭＰａ以上となる鋼板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特表２０１６－５０７６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の鋼板は、ＴＳが最高でも６２０ＭＰａであり、ＴＳが６９０ＭＰａ以上の鋼板を提供するには到っていない。このように、従来は、低降伏比かつ低温下での靭性に優れるとともに、ＴＳが６９０ＭＰａ以上の高強度を有する炭素鋼が提供されていなかったことから、例えば９％Ｎｉ鋼のような、高価なニッケル鋼を使わざるを得ず、材料コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みなされたものであり、ＴＳが６９０ＭＰａ以上の高強度鋼における、優れた低温下での靭性と低降伏比とを実現する鋼板およびその製造方法について提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するために、高強度鋼を前提に低温下での靭性（以下、単に「靭性」とも記す）と低降伏比を達成する成分組成およびミクロ組織に関して鋭意研究を行ったところ、特にミクロ組織について、以下の知見を得た。
【０００８】
具体的には、鋼板の表面から板厚方向に板厚の１／４の深さ位置におけるミクロ組織を、面積率で、フェライト分率が５～９５％、島状マルテンサイト分率が１～３０％、残部が焼戻しマルテンサイトおよび／またはベイナイトとし、かつ、島状マルテンサイトの固溶Ｃ量と島状マルテンサイトのセメンタイトへの分解率（すなわち、後述の「島状マルテンサイト分解率」である）とを適切に制御することが、所期した特性の向上に有効であることを新たに知見した。
【０００９】
ここで、上記のフェライトとは、マルテンサイトやベイナイトをＡc
１
点以上の温度に熱処理しても逆変態せずに残存し、元のラス状組織を引き継いだＢＣＣ相のことをさす。本発明者らは、二相域で加熱および加速冷却を行うことにより、この比較的軟質なフェライトを面積率で５～９５％とし、かつ島状マルテンサイトを上記数値範囲で微細分散させ、その結果、低降伏比を達成できることを見出した。
【００１０】
また、１００℃以上３００℃未満の焼戻温度での焼戻しにより島状マルテンサイトの過度な固溶Ｃ量を低減しつつ、島状マルテンサイトのセメンタイトへの分解を抑制し、その結果、低降伏比を維持しつつ、靭性の確保が可能となることも見出した。
（【００１１】以降は省略されています）

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